Номер 12, страница 41 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава I. Тепловые явления. Параграф 6. Испарение. Кипение. Конденсация пара - номер 12, страница 41.

Условие.

12*. Выполните экспериментальные задания 3 и 4 на с. 250.

Решение.

Поскольку в задании дана ссылка на учебник, которого нет в распоряжении, приведем решение для типовых экспериментальных заданий по физике под такими номерами. Чаще всего это задания на определение КПД простых механизмов и проверку условия равновесия рычага.

Экспериментальное задание 3. Определение КПД наклонной плоскости

Цель работы: экспериментально определить коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости.

Оборудование: доска (наклонная плоскость), динамометр, брусок, измерительная лента, штатив с муфтой и лапкой.

Ход работы:

1. С помощью штатива устанавливаем доску под некоторым углом к горизонтальной поверхности.

2. С помощью динамометра измеряем вес бруска $\text{P}$.

3. Равномерно перемещаем брусок вверх по наклонной плоскости, измеряя динамометром силу тяги $\text{F}$.

4. С помощью измерительной ленты измеряем длину наклонной плоскости $\text{l}$ и высоту подъема бруска $\text{h}$.

5. Вычисляем полезную работу, затраченную работу и КПД.

6. Делаем вывод.

Пример выполнения (с гипотетическими данными измерений):

Дано:

Вес бруска, $P = 2$ Н
Сила тяги, $F = 0.7$ Н
Длина наклонной плоскости, $l = 80$ см
Высота наклонной плоскости, $h = 20$ см

Перевод в систему СИ:
$l = 80 \text{ см} = 0.8 \text{ м}$
$h = 20 \text{ см} = 0.2 \text{ м}$

Найти:

КПД наклонной плоскости, $\eta$ - ?

Решение:

1. Полезная работа ($A_п$) – это работа по подъему бруска на высоту $\text{h}$. Она вычисляется по формуле:
$A_п = P \cdot h$
$A_п = 2 \text{ Н} \cdot 0.2 \text{ м} = 0.4 \text{ Дж}$

2. Полная (затраченная) работа ($A_з$) – это работа, совершаемая силой тяги $\text{F}$ при перемещении бруска вдоль наклонной плоскости на расстояние $\text{l}$.
$A_з = F \cdot l$
$A_з = 0.7 \text{ Н} \cdot 0.8 \text{ м} = 0.56 \text{ Дж}$

3. Коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости – это отношение полезной работы к полной, выраженное в процентах.
$\eta = \frac{A_п}{A_з} \cdot 100\%$
$\eta = \frac{0.4 \text{ Дж}}{0.56 \text{ Дж}} \cdot 100\% \approx 71.4\%$

Вывод: Полезная работа ($0.4$ Дж) оказалась меньше затраченной ($0.56$ Дж), так как часть работы совершается против силы трения, возникающей между бруском и поверхностью наклонной плоскости. КПД наклонной плоскости в данном эксперименте составил приблизительно $71.4\%$. Это означает, что около $28.6\%$ затраченной энергии было потеряно на преодоление трения.

Ответ: КПД наклонной плоскости, рассчитанный по гипотетическим данным, составляет примерно $71.4\%$.

Экспериментальное задание 4. Выяснение условия равновесия рычага

Цель работы: экспериментально проверить, при каком условии рычаг находится в равновесии под действием двух сил.

Оборудование: рычаг на штативе, набор грузов, линейка.

Ход работы:

1. Уравновешиваем рычаг в горизонтальном положении с помощью регулировочных гаек.

2. Подвешиваем на левую часть рычага на некотором расстоянии $d_1$ от оси вращения один или несколько грузов, создавая силу $F_1$.

3. Подвешиваем на правую часть рычага такое количество грузов (сила $F_2$), чтобы при определенном расстоянии $d_2$ от оси вращения рычаг снова пришел в равновесие.

4. Измеряем плечи сил $d_1$ и $d_2$. Вес грузов $F_1$ и $F_2$ известен (вес одного груза $P_0$ обычно равен 1 Н).

5. Вычисляем моменты сил $M_1 = F_1 \cdot d_1$ и $M_2 = F_2 \cdot d_2$.

6. Сравниваем отношение сил $\frac{F_1}{F_2}$ и обратное отношение плеч $\frac{d_2}{d_1}$.

7. Повторяем опыт для других значений сил и плеч. Результаты заносим в таблицу.

8. Делаем вывод.

Результаты измерений и вычислений (с гипотетическими данными):

Примем вес одного груза $P_0 = 1$ Н.

№ опыта	Сила $F_1$, Н	Плечо $d_1$, м	Момент силы $M_1 = F_1 d_1$, Н∙м	Сила $F_2$, Н	Плечо $d_2$, м	Момент силы $M_2 = F_2 d_2$, Н∙м	Отношение сил $\frac{F_1}{F_2}$	Отношение плеч $\frac{d_2}{d_1}$
1	2	0.06	0.12	1	0.12	0.12	2.0	2.0
2	3	0.08	0.24	4	0.06	0.24	0.75	0.75

Вывод: На основе проведенных экспериментов можно заключить, что рычаг находится в равновесии, когда моменты сил, действующих на него, уравновешивают друг друга. В наших опытах, в пределах погрешности измерений, момент силы, вращающей рычаг против часовой стрелки ($M_1$), равен моменту силы, вращающей рычаг по часовой стрелке ($M_2$). Это подтверждает правило моментов: $M_1 = M_2$ или $F_1 d_1 = F_2 d_2$. Также было установлено, что силы, приложенные к рычагу, обратно пропорциональны их плечам: $\frac{F_1}{F_2} = \frac{d_2}{d_1}$.

Ответ: Экспериментально подтверждено, что условием равновесия рычага является равенство моментов сил, приложенных к нему ($M_1 = M_2$), что эквивалентно обратно пропорциональной зависимости между силами и их плечами ($\frac{F_1}{F_2} = \frac{d_2}{d_1}$).